CN221195024U - 波码流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波码流量控制装置，包括电机单元、传动单元、磁性元件、磁性传感器、阀芯单元、阀套，PLC控制模块与电机单元连接且控制电机单元；传动单元与电机单元的输出轴同轴转动；磁性元件安装在传动单元上且磁性元件可与传动单元同轴转动；磁性传感器通过感应磁性元件的磁场信息来获取传动单元的转动信息；阀芯单元可滑动地安装在阀套中，阀芯单元通过滑动改变阀套流体的通量。PLC控制模块根据需求流量计算电机转动的转数，电机转动带动传动单元使阀芯单元与阀套之间直线滑动从而控制阀套中流体的通量，同时磁性传感器通过磁性元件的转动信息传送给PLC控制模块与地面终端通讯，解决了现有技术中流量控制不准确的问题。

Description

波码流量控制装置

技术领域

本实用新型涉及井下配水领域，具体而言，涉及一种波码流量控制装置。

背景技术

在油气田的开发过程中，随着原油开采的逐渐深入，地层能量会随之降低，原油的开采难度会越来越大。为了增加或恢复地层的能量，达到增产的目的，需要采取注水作业措施，因此，注水工作伴随着整个原油开采过程。

现有的井下注水技术中通过单片机控制流量时，首先需要设置一个流量值，单片机将该流量值与从流量计得到的流量值进行比对，从而控制执行机构通过开关电路实现开启或关闭，并输出一组有源位置信号，整个过程中只能拾取全闭和全开两个点，通过记录全开和全闭的时间差来计量流量，因此所计量的流量不准确、所计算的累积流量的数据比较滞后，导致无法准确控制流量。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种波码流量控制装置，以至少解决现有技术中流量控制不准确的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种波码流量控制装置，包括：电机单元、传动单元、磁性元件、磁性传感器、阀芯单元，电机单元上与PLC控制模块连接，PLC控制模块控制电机单元的输出轴输出转速；传动单元的第一端与电机单元的输出轴连接，传动单元与电机单元的输出轴同轴转动；磁性元件安装在传动单元上，且磁性元件可与传动单元同轴转动；磁性传感器安装在磁性元件的外侧且与磁性元件相对，磁性传感器通过感应磁性元件的磁场信息来获取传动单元的转动信息；阀芯单元的第一端与传动单元连接，且传动单元转动时带动阀芯单元沿预设第一直线轨道运动；阀芯单元的第二端可滑动地安装在阀套中，阀套上设有流体入口和流体出口，阀芯单元在沿预设第一直线轨道运动时改变阀套内部流体的通量。

进一步地，波码流量控制装置还包括壳体组件，壳体组件设有前后贯穿的通孔，传动单元安装在壳体组件的通孔内；壳体组件的通孔的第一端与阀芯单元的第二端的外部卡接用以限制阀芯单元转动，所属壳体组件的第二端安装在电机单元上；其中，磁性传感器固定安装在壳体组件的外部且与磁性元件相对。

进一步地，磁性元件有6个，6个磁性元件沿传动单元转动的圆周方向均匀排布安装，传动单元与6个磁性元件同轴转动，磁性传感器用于根据6个磁性元件的磁场信息采集传动单元的转动信息。

进一步地，阀芯单元的第一端内部设有空腔且空腔向阀芯单元的第二端延伸预设距离，阀芯单元的空腔内部设有螺纹且空腔内的螺纹向阀芯单元的第二端延伸预设距离，传动单元包括：第一丝杠元件，磁性元件安装在第一丝杠元件上，第一丝杠元件的第一端与电机单元的输出轴连接；第二丝杠元件，第二丝杠元件的第一端与第一丝杠元件的第二端连接，第二丝杠元件的第二端设有螺纹且第二丝杠元件的第二端的螺纹结构向第一丝杠元件的第一端延伸预设距离，且第二丝杠元件的螺纹与阀芯单元的螺纹匹配，第二丝杠元件与第一丝杠单元同轴转动时带动阀芯单元沿预设第一直线轨道运动以改变阀套内部流体的通量。

进一步地，第一丝杠元件的第一端安装有隔套，隔套固定安装在第一丝杠元件上，磁性元件固定安装在隔套中，磁性元件、隔套均与第一丝杠元件同轴转动且与壳体组件之间沿圆周方向相对滑动。

进一步地，阀芯单元包括阀芯和阀壳，阀壳装在阀芯上，阀芯与第二丝杠元件通过螺纹配合连接且阀芯的外部与壳体组件的内部通孔卡接以使第二丝杠元件转动时带动阀芯沿预设第一直线轨道运动，阀芯沿预设第一直线运动时带动阀壳与阀套相对滑动以控制阀套内的流体的通量。

进一步地，第一丝杠元件的第二端设有螺纹结构，第一丝杠元件安装有开关螺母，开关螺母的内侧面螺纹与第一丝杠元件的螺纹匹配，第一丝杠元件转动时带动开关螺母沿第二预设直线轨道运动；壳体组件的通孔中有一段方形结构孔与开关螺母的外侧面相贴以限制开关螺母转动；方形结构孔的上端开口，方形结构孔的第一端和第二端的开口上分别安装有第一限位元件和第二限位元件，第一限位元件和第二限位元件用于限定开关螺母在第二预设直线轨道的预设距离内运动。

进一步地，壳体组件的通孔内还设有密封孔，密封孔的孔径与第二丝杠元件匹配，第二丝杠元件与密封孔之间装有密封圈，密封圈用于将壳体组件的密封孔两侧互相隔绝。

进一步地，壳体组件的通孔内设有轴承安装孔，轴承孔与密封孔邻接，传动单元上安装有轴承件，轴承件安装在轴承安装孔内，轴承件用于为传动单元提供支撑且使第二丝杠元件在壳体组件内转动。

进一步地，磁性传感器为霍尔传感器。

应用本实用新型技术方案的波码流量控制装置，包括：电机单元、传动单元、磁性元件、磁性传感器、阀芯单元，电机单元与PLC控制模块连接，PLC控制模块控制电机单元的输出轴输出转速；传动单元的第一端与电机单元的输出轴连接，传动单元与电机单元的输出轴同轴转动；磁性元件，磁性元件安装在传动单元上，且磁性元件可与传动单元同轴转动；磁性传感器，磁性传感器安装在磁性元件的外侧且与磁性元件相对，磁性传感器通过感应磁性元件的磁场信息来获取传动单元的转动信息；阀芯单元的第一端与传动单元连接，且传动单元转动时带动阀芯单元沿预设第一直线轨道运动；阀芯单元的第二端可滑动地安装在阀套中，阀套上设有流体入口和流体出口，阀芯单元在沿预设第一直线轨道运动时改变阀套内部流体的通量。PLC控制模块根据需要的流量计算电机转动的转数，电机转动带动传动单元使阀芯单元与阀套之间直线滑动从而控制阀套中流体的通量，同时磁性传感器通过磁性元件的转动信息传送给PLC控制模块与地面终端通讯，实现了对瞬时流量和累积流量的采集，解决了现有技术中流量控制不准确的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例可选的一种波码流量控制装置的主视结构图；

图2是根据本实用新型实施例可选的一种波码流量控制装置的等轴测结构图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电机单元；11、电机；12、减速机；13、电机座；30、传动单元；301、第一联轴器；302、第二联轴器；31、第一丝杠元件；311、隔套；312、密封圈；313、轴承件；314、螺钉；40、磁性元件；32、第二丝杠元件；50、磁性传感器；60、阀芯单元；601、阀芯；602、阀壳；61、阀套；70、壳体组件；701、第一壳体；702、第二壳体；71、开关螺母；72、第一限位元件；73、第二限位元件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种波码流量控制装置，包括电机单元10、传动单元30、磁性元件40、磁性传感器50、阀芯单元60、阀套61，电机单元10上与PLC控制模块连接，PLC控制模块控制电机单元10的输出轴输出转速；传动单元30的第一端与电机单元10的输出轴连接，传动单元30与电机单元10的输出轴同轴转动；磁性元件40安装在传动单元30上，且磁性元件40可与传动单元30同轴转动；磁性传感器50安装在磁性元件40的外侧且与磁性元件相对，磁性传感器50通过感应磁性元件40的磁场信息来获取传动单元30的转动信息；阀芯单元60的第一端与传动单元连接，且传动单元30转动时带动阀芯单元60沿预设第一直线轨道运动；阀芯单元60的第二端可滑动地安装在阀套61中，阀套61上设有流体入口和流体出口，阀芯单元60在沿第一直线轨道运动时改变阀套61内部流体的通量。具体实施时，地面终端与PLC控制模块通过声波通讯，PLC根据地面发出的流量和周围环境的注水工艺、地层压力、温度等数据进行数字计算，控制电机单元10驱动传动单元30转动计算得到的转数，控制传动单元30转动时以一个传动比使阀芯单元60在阀套61做直线滑动，阀芯单元60在阀套61直线滑动的距离来精确控制阀套61中的流体通量，磁性元件40与传动单元30同步转动，磁性传感器50与磁性元件40耦合计量传动单元30的旋转转数，可以实现对瞬时流量和累积流量的采集，解决了现有技术中流量控制不准确的问题。

优选地，电机单元10中包括电机11、减速机12、电机座13，电机11为29V直流电源驱动电机，转速为3000r/min，额定扭矩4N·m，减速机12与电机11连接，减速机传动比为965:1，传动单元30为速比1:1的丝杠，减速机12与传动单元30间用第一联轴器301连接，磁性传感器50采用的霍尔传感器。

进一步地，如图1所示，波码流量控制装置还包括壳体组件70，壳体组件70设有前后贯穿的通孔，传动单元30安装在壳体组件70的通孔内；壳体组件70的通孔的第一端与阀芯单元60的第二端的外部卡接用以限制阀芯单元60转动，所属壳体组件70的第二端安装在电机单元10上；其中，磁性传感器50固定安装在壳体组件70的外部且与磁性元件40相对。优选地，壳体组件70的通孔和阀芯单元60的第二端的外部均采用相互配合方形结构以使壳体组件70和阀芯单元60卡接。

具体地，壳体组件70包括第一壳体701和第二壳体702，第一壳体701之间采用螺纹结构配合密封安装。

进一步地，波码流量控制装置的磁性元件40有6个，6个磁性元件40沿传动单元30转动的圆周方向均匀排布安装，传动单元30与6个磁性元件40同轴转动，磁性传感器50用于根据6个磁性元件40的磁场信息采集传动单元30的转动信息。每相邻两个磁性元件40在圆周上的夹角为60°，提高了磁性传感器50采集的转动信息的精度。

进一步地，阀芯单元60的第一端内部设有空腔且空腔向阀芯单元60的第二端延伸预设距离，阀芯单元的空腔内部设有螺纹且空腔内的螺纹向阀芯单元60的第二端延伸预设距离，传动单元30包括：第一丝杠元件31，磁性元件40安装在第一丝杠元件31上，第一丝杠元件31的第一端与电机单元10的输出轴连接；第二丝杠元件32，第二丝杠元件32的第一端与第一丝杠元件31的第二端连接，第二丝杠元件32的第二端设有螺纹且第二丝杠元件32的第二端的螺纹结构向第一丝杠元件31的第一端延伸预设距离，且第二丝杠元件32的螺纹与阀芯单元60的螺纹匹配，第二丝杠元件32与第一丝杠单元同轴转动时带动阀芯单元60沿预设第一直线轨道运动以改变阀套61内部流体的通量。采用第一丝杠元件31和第二丝杠元件32连接传动保证传动精度，节约了成本，也方便后期的安装和维修。

具体地，第一丝杠元件31的第一端与减速机12之间用第一联轴器301连接，第一丝杠元件31的第二端与第二丝杠元件32的第一端用第二联轴器302连接，同角速度转动。

进一步地，第一丝杠元件31的第一端安装有隔套311，隔套311固定安装在第一丝杠元件31上，磁性元件40固定安装在隔套311中，磁性元件40、隔套311均与第一丝杠元件31同轴转动且与壳体组件70之间沿圆周方向相对滑动。可拆卸的隔套311将第一丝杠元件沿轴向固定在壳体组件70中，在第一丝杠元件31转动时在壳体组件70之间可以减震和吸收冲击。

具体地，隔套311通过螺钉314固定安装在第一丝杠元件31上。

进一步地，阀芯单元60包括阀芯601和阀壳602，阀壳602装在阀芯601上，阀芯601与第二丝杠元件32通过螺纹配合连接且阀芯601的外部与壳体组件70的内部通孔卡接以使第二丝杠元件32转动时带动阀芯601沿预设第一直线轨道运动，阀芯601沿预设第一直线运动时带动阀壳602与阀套61相对滑动以控制阀套61内的流体的通量。阀壳602将阀芯601与外部流体密封隔绝，防止锈蚀。优选地，阀壳602与阀芯601采用氧化锆陶瓷，耐磨性高、耐腐蚀。

优选地，除了阀套和阀壳均采用氧化锆陶瓷材质，其他材料都采用不锈钢材料，提高波码流量控制装置的性能和使用寿命。

进一步地，第一丝杠元件31的第二端设有螺纹结构，第一丝杠元件31安装有开关螺母71，开关螺母71的内侧面螺纹与第一丝杠元件31的螺纹匹配，第一丝杠元件31转动时带动开关螺母71沿第二预设直线轨道运动；壳体组件70的通孔中有一段方形结构孔，方形结构孔与开关螺母71的外侧面相贴以限制开关螺母71转动；方形结构孔的上端开口，方形结构孔的第一端和第二端的开口上分别安装有第一限位元件72和第二限位元件73，第一限位元件72和第二限位元件73用于限定开关螺母71在第二预设直线轨道的预设距离内运动。具体实施时，开关螺母71在第一丝杠元件31上左右运动，开关螺母71运动到第一限位元件72处时，电机11关闭，此时阀芯单元60与阀套61之间的流体通量最大；开关螺母71运动到第二限位元件73时，电机关闭，此时阀芯单元60与阀套61之间的流体通量为0。第一限位元件72和第二限位元件73限定了开关螺母71的上下限位点，使第一丝杠元件31和第二丝杠元件32的传动安全可靠。

进一步地，壳体组件70的通孔内还设有密封孔，密封孔的孔径与第二丝杠元件32匹配，第二丝杠元件32与密封孔之间装有密封圈312，密封圈312用于将壳体组件70的密封孔两侧互相隔绝。优选地，密封圈312有两个，两个密封圈312的安装位置邻近。

进一步地，壳体组件70的通孔内设有轴承安装孔，轴承孔与密封孔邻接，第二丝杠元件32上安装有轴承件313，轴承件313安装在轴承安装孔内，轴承件313用于为第二丝杠元件32提供支撑且使第二丝杠元件32在壳体组件70内转动。优选地，轴承件313有两个，两个轴承件313的安装位置紧邻。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波码流量控制装置，其特征在于，包括：

电机单元(10)，所述电机单元(10)上与PLC控制模块连接，所述PLC控制模块控制所述电机单元(10)的输出轴输出转速；

传动单元(30)，所述传动单元(30)的第一端与所述电机单元(10)的所述输出轴连接，所述传动单元(30)与所述电机单元(10)的所述输出轴同轴转动；

磁性元件(40)，所述磁性元件(40)安装在所述传动单元(30)上，且所述磁性元件(40)可与所述传动单元(30)同轴转动；

磁性传感器(50)，所述磁性传感器(50)安装在所述磁性元件(40)的外侧且与所述磁性元件相对，所述磁性传感器(50)通过感应所述磁性元件(40)的磁场信息来获取所述传动单元(30)的转动信息；

阀芯单元(60)，所述阀芯单元(60)的第一端与所述传动单元(30)连接，且所述传动单元(30)转动时带动所述阀芯单元(60)沿预设第一直线轨道运动；所述阀芯单元(60)的第二端可滑动地安装在阀套(61)中，所述阀套(61)上设有流体入口和流体出口，所述阀芯单元(60)在沿所述第一直线轨道运动时改变所述阀套(61)内部流体的通量。

2.根据权利要求1所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述波码流量控制装置还包括壳体组件(70)，所述壳体组件(70)设有前后贯穿的通孔，所述传动单元(30)安装在所述壳体组件(70)的所述通孔内；所述壳体组件(70)的所述通孔的第一端与所述阀芯单元(60)的第二端的外部卡接用以限制所述阀芯单元(60)转动，所述壳体组件(70)的第二端安装在所述电机单元(10)上；

其中，所述磁性传感器(50)固定安装在所述壳体组件(70)的外部且与所述磁性元件(40)相对。

3.根据权利要求1所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述磁性元件(40)有6个，6个所述磁性元件(40)沿所述传动单元(30)转动的圆周方向均匀排布安装，所述传动单元(30)与6个所述磁性元件(40)同轴转动，所述磁性传感器(50)用于根据6个所述磁性元件(40)的磁场信息采集所述传动单元(30)的所述转动信息。

4.根据权利要求2所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述阀芯单元(60)的第一端内部设有空腔且所述空腔向所述阀芯单元(60)的第二端延伸预设距离，所述阀芯单元的空腔内部设有螺纹且所述空腔内的所述螺纹向所述阀芯单元(60)的第二端延伸预设距离，所述传动单元(30)包括：

第一丝杠元件(31)，所述磁性元件(40)安装在所述第一丝杠元件(31)上，所述第一丝杠元件(31)的第一端与所述电机单元(10)的所述输出轴连接；

第二丝杠元件(32)，所述第二丝杠元件(32)的第一端与所述第一丝杠元件(31)的第二端连接，所述第二丝杠元件(32)的第二端设有螺纹且所述第二丝杠元件(32)的第二端的螺纹结构向所述第一丝杠元件(31)的第一端延伸预设距离，且所述第二丝杠元件(32)的螺纹与所述阀芯单元(60)的螺纹匹配，所述第二丝杠元件(32)与所述第一丝杠元件(31)同轴转动时带动所述阀芯单元(60)沿所述预设第一直线轨道运动以改变所述阀套(61)内部流体的通量。

5.根据权利要求4所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述第一丝杠元件(31)的第一端安装有隔套(311)，所述隔套(311)固定安装在所述第一丝杠元件(31)上，所述磁性元件(40)固定安装在所述隔套(311)中，所述磁性元件(40)、所述隔套(311)均与所述第一丝杠元件(31)同轴转动且与所述壳体组件(70)之间沿圆周方向相对滑动。

6.根据权利要求4所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述阀芯单元(60)包括阀芯(601)和阀壳(602)，所述阀壳(602)装在所述阀芯(601)上，所述阀芯(601)与所述第二丝杠元件(32)通过螺纹配合连接且所述阀芯(601)的外部与所述壳体组件(70)的内部通孔卡接以使所述第二丝杠元件(32)转动时带动所述阀芯(601)沿所述预设第一直线轨道运动，所述阀芯(601)沿所述预设第一直线运动时带动所述阀壳(602)与阀套(61)相对滑动以控制所述阀套(61)内的所述流体的通量。

7.根据权利要求4所述的波码流量控制装置，其特征在于，

所述第一丝杠元件(31)的第二端设有螺纹结构，所述第一丝杠元件(31)安装有开关螺母(71)，所述开关螺母(71)的内侧面螺纹与所述第一丝杠元件(31)的螺纹匹配，所述第一丝杠元件(31)转动时带动所述开关螺母(71)沿第二预设直线轨道运动；

所述壳体组件(70)的所述通孔中有一段方形结构孔，所述方形结构孔与所述开关螺母(71)的外侧面相贴以限制所述开关螺母(71)转动；所述方形结构孔的上端开口，所述方形结构孔的第一端和第二端的开口上分别安装有第一限位元件(72)和第二限位元件(73)，所述第一限位元件(72)和所述第二限位元件(73)用于限定所述开关螺母(71)在所述第二预设直线轨道的预设距离内运动。

8.根据权利要求2所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述壳体组件(70)的通孔内还设有密封孔，所述密封孔的孔径与所述传动单元(30)匹配，所述传动单元(30)与所述密封孔之间装有密封圈(312)，所述密封圈(312)用于将所述壳体组件(70)的所述密封孔两侧互相隔绝。

9.根据权利要求8所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述壳体组件(70)的所述通孔内设有轴承安装孔，所述轴承安装孔与所述密封孔邻接，所述传动单元(30)上安装有轴承件(313)，所述轴承件(313)安装在所述轴承安装孔内，所述轴承件(313)用于为所述传动单元(30)提供支撑且使所述传动单元(30)在所述壳体组件(70)内转动。

10.根据权利要求1所述的波码流量控制装置，其特征在于，所述磁性传感器(50)为霍尔传感器。